有機(jī)肥施用量對‘赤霞珠’產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

郭鵬飛，閆鵬科，孫權(quán)

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

隨著寧夏葡萄產(chǎn)業(yè)化的建立，種植戶為追求高產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益最大化，過量施用化肥，忽視有機(jī)肥的施用，導(dǎo)致養(yǎng)分比例不合理、土壤質(zhì)量下降、肥料利用率低[1]、葡萄品質(zhì)下降等問題[2]。有機(jī)肥養(yǎng)分全面，含有大量有機(jī)質(zhì)和多種植物體必需元素，既可以培肥土壤[3]，又可以滿足植物生長發(fā)育[4]，同時(shí)有機(jī)肥中存在大量的微生物和酶[5]，對改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、保持其營養(yǎng)風(fēng)味具有特殊作用[6-7]。田益華等[8]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥施肥量為22.5 t/hm2和45 t/hm2時(shí)，較不施肥葡萄的可溶性固形物分別增加1.8%和6.1%，可滴定酸含量分別降低6.5%和8.5%；有機(jī)肥施肥量從45 t/hm2增加到90 t/hm2時(shí)，葡萄的可溶性固形物增加7.4%，可滴定酸降低9.7%。許曉瑞等[9]研究表明，羊糞有機(jī)肥肥效長緩，培肥地力效果顯著，同時(shí)增加葡萄果實(shí)中的可溶性糖和維生素C 含量。郭潔等[10]研究表明，隨生物有機(jī)肥施用量的增加，葡萄果實(shí)的總糖含量提高1.11%～1.94%，總酸度下降0.18%～0.27%，糖酸比增大10.04%～16.13%，增產(chǎn)360.05%～554.14%。

本研究中，以5 年生‘赤霞珠’為研究對象，探討有機(jī)肥對土壤有機(jī)碳、葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為寧夏葡萄優(yōu)質(zhì)栽培提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2017 年4 月20 日至2018 年10 月25日在寧夏回族自治區(qū)吳忠市紅寺堡區(qū)匯達(dá)陽光生態(tài)酒莊種植基地(38°43'N，105°45'E)進(jìn)行。該地區(qū)為山間盆地，屬中溫帶干旱氣候區(qū)，年均氣溫8.7 ℃，年均降水量288 mm，年均蒸發(fā)量為2 050 mm，晝夜溫差大，有利于提升葡萄的品質(zhì)。土壤為灰鈣土，壤質(zhì)。施肥前土壤pH值8.51，有效磷、速效鉀、堿解氮含量分別為7.01、153.61、18.9 mg/kg，全氮、有機(jī)質(zhì)、全磷、全鹽含量分別為0.53、9.45、0.44、1.08 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試葡萄為釀酒葡萄，品種為5 年生‘赤霞珠’。樣地為南北行向，行長75 m，行距3.5 m，株距0.6 m。供試肥料為羊糞基有機(jī)肥(寧夏五豐農(nóng)業(yè)科技有限公司出品)，其有機(jī)質(zhì)含量≥45%，氮磷鉀總含量≥5%。試驗(yàn)采用單因素多水平隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。參照郭潔等[10]和王銳等[11]的研究結(jié)果，結(jié)合土壤有機(jī)質(zhì)含量設(shè)5 個(gè)施肥量處理，分別為8、10、12、14、16 t/hm2，分別記為T1、T2、T3、T4、T5，以不施肥為對照(CK)。每個(gè)處理設(shè)3 個(gè)重復(fù)小區(qū)，共有18 個(gè)小區(qū)。小區(qū)長25.0 m，寬3.5 m，每個(gè)小區(qū)面積87.5 m2，試驗(yàn)總用地面積1 575 m2。每年在葡萄萌芽前(5 月上旬)進(jìn)行施肥。施肥方式為溝施，在距葡萄樹桿45 cm 處開40 cm(寬)×60 cm(深)的施肥溝，將有機(jī)肥與土混勻回填。于9 月中旬葡萄成熟期采摘，并同時(shí)采集土壤樣品。

1.3 指標(biāo)的測定

1.3.1 土壤有機(jī)碳的測定

在葡萄成熟期，采集每個(gè)小區(qū)0～40 cm土壤，于室內(nèi)陰涼通風(fēng)處自然風(fēng)干后，樣品磨細(xì)過孔徑0.25 mm篩，采用重鉻酸鉀－外加熱法[12]測定土壤有機(jī)碳含量。

1.3.2 葡萄產(chǎn)量的測定和收益計(jì)算

在葡萄成熟期，隨機(jī)挑選20 棵葡萄果樹，測定每棵樹的實(shí)際產(chǎn)量，最后統(tǒng)一折算成公頃產(chǎn)量。按葡萄當(dāng)季價(jià)格計(jì)算產(chǎn)值和收益。葡萄價(jià)格為5.00元/kg，肥料成本為500 元/t。

1.3.3 葡萄品質(zhì)的測定

在葡萄成熟期，隨機(jī)采集同一部位具代表性的果穗，每穗上選取適量葡萄，攪拌成漿，測定品質(zhì)。采用手持糖量計(jì)測定果實(shí)可溶性固形物含量；采用NaOH滴定法[13]測定可滴定酸含量；采用蒽酮比色法[14]測定可溶性糖含量；采用3，5－二硝基水楊酸法[15]測定還原糖含量；采用福林－丹尼斯法測定單寧含量，采用福林－肖卡法[16]測定總酚含量，采用pH示差法[17]測定花色苷含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用Excel 2010 整理數(shù)據(jù)和繪圖；采用SPSS 22.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥施用量對土壤有機(jī)碳的影響

由表1 可知，有機(jī)培肥顯著影響土壤有機(jī)碳含量，有機(jī)碳含量隨施肥量的增加呈遞增的趨勢；2017、2018 年施用有機(jī)肥處理的土壤有機(jī)碳含量均顯著高于CK 的；2017、2018 年，T5 處理有機(jī)碳含量最高，分別為7.22、7.45 g/kg，與CK 相比，分別增長31.27%、50.51%。有機(jī)培肥2018 年較2017年土壤有機(jī)碳含量增加0.31%～3.19%。

2.2 有機(jī)肥施用量對葡萄產(chǎn)量和收益的影響

由表2 可知，有機(jī)培肥顯著影響葡萄的產(chǎn)量，2 年產(chǎn)量均隨施肥量的增加呈先增后減的趨勢。2017 年，施用有機(jī)肥處理比不施肥的增產(chǎn)16.01%～73.61%，其中T3 處理產(chǎn)量最高，為10 844.50 kg/hm2，分別較CK、T1、T2、T4、T5 增產(chǎn)73.61%、49.65%、44.69%、6.99%、16.77%；T3 收益最高，為48 222.50 元/hm2。2018 年，施用有機(jī)肥處理比不施肥的增產(chǎn)21.61%～81.53%，其中T3 處理產(chǎn)量最高，為11 002.54 kg/hm2，分別較CK、T1、T2、T4、T5 增產(chǎn)81.53%、49.26%、42.55%、8.91%、14.68%；T3 收益最高，為49 012.70 元/hm2。

表2 2017 和2018 年施用羊糞基有機(jī)肥處理的‘赤霞珠’產(chǎn)量和收益 Table 2 Production and benefits of ‘Cabernet Sauvignon’ treated with goat manure-based organic fertilizer in 2017 and 2018

2.3 有機(jī)肥施用量對葡萄品質(zhì)的影響

由表3 可知，2017、2018 年施用有機(jī)肥處理的葡萄的可溶性固形物、還原性糖、可溶性糖和總酚含量均顯著高于CK的；葡萄的可溶性固形物、還原性糖、可溶性糖、單寧、花色苷和總酚含量均隨施肥量的增加呈先增后減的趨勢；T3 的可溶性固形物、還原性糖、可溶性糖、花色苷和總酚含量均為最高，且顯著高于其他處理。

表3 2017 和2018 年施用羊糞基有機(jī)肥處理的‘赤霞珠’品質(zhì) Table 3 Quality of ‘Cabernet Sauvignon’ treated with goat manure-based organic fertilizer in 2017 and 2018

與CK相比，2017、2018 年施用有機(jī)肥處理的葡萄的可溶性固形物含量增幅分別為 3.79%～9.46%、6.08%～9.38%，T3、T4、T5、T2、T1、CK的可溶性固形物含量依次降低。2017 年T3 的可溶性固形物含量為25.53%，分別較CK、T1、T2、T4、T5 增加9.38%、3.11%、2.74%、2.24%、2.49%。2018 年T3 的可溶性固形物含量為25.68%，分別較CK、T1、T2、T4、T5 增加9.46%、5.46%、3.67%、1.99%、3.13%。

T3、T4、T2、T1、T5、CK的還原性糖含量依次下降。2017 年T3 的還原性糖含量為20.14%，較CK、T1、T2、T4、T5 分別增加24.47%、17.50%、15.02%、7.41%、20.24%。2018 年T3 的還原性糖含量為20.28%，較CK、T1、T2、T4、T5 分別增加23.36%、16.22%、13.93%、7.07%、19.01%。

施用有機(jī)肥處理的葡萄的可滴定酸含量顯著低于CK的。2017 年CK、T1、T2、T3、T4、T5 的可滴定酸含量依次下降，CK的可滴定酸含量為5.24%，T1、T2、T3、T4、T5 較CK分別降低8.21%、15.46%、16.41%、20.80%、21.76%。2018 年CK、T1、T3、T2、T4、T5 的可滴定酸含量依次下降，CK的可滴定酸含量為5.29%，T1、T2、T3、T4、T5 較CK分別降低8.32%、16.45%、15.50%、20.79%、22.50%。

2017 年T3、T2、T4、T1、T5、CK的可溶性糖含量依次下降，T3 的可溶性糖含量為15.98%，較CK、T1、T2、T4、T5 分別增加79.35%、22.08%、13.57%、21.98%、34.06%。2018 年T3、T2、T1、T4、T5、CK的可溶性糖含量依次下降，T3 的可溶性糖含量為16.11%，較CK、T1、T2、T4、T5 分別增加78.21%、14.83%、13.53%、21.77%、33.69%。

T2、T1、T3、T4、T5、CK的單寧含量依次下降，除2018 年T5 外，施用有機(jī)肥處理的葡萄的單寧含量顯著高于CK的。2017 年T2 的單寧含量為17.88 mg/g，較CK、T1、T3、T4、T5 分別增加28.73%、6.43%、11.12%、12.95%、19.84%。2018 年T2 的單寧含量為18.41 mg/g，較CK、T1、T3、T4、T5 分別增加28.56%、6.85%、11.44%、13.22%、19.93%。

T3、T4、T5、T2、T1、CK的花色苷含量依次下降，T3、T4、T5 的葡萄花色苷含量顯著高于CK的。2017 年T3 的花色苷含量為2.96 mg/g，較CK、T1、T2、T4、T5 分別增加56.61%、54.17%、43.00%、25.42%、29.82%。2018 年T3 的花色苷含量為3.02 mg/g，較CK、T1、T2、T4、T5 分別增加58.95%、48.77%、38.90%、21.77%、25.83%。

T3、T4、T5、T2、T1、CK的總酚含量依次下降。2017 年T3 的總酚含量為14.55 mg/g，較CK、T1、T2、T4、T5 分別增加113.97%、20.35%、14.93%、2.90%、5.28%。2018 年T3 的總酚含量為14.67 mg/g，較CK、T1、T2、T4、T5 分別增加113.85%、20.15%、14.88%、2.95%、5.24%。

2.4 土壤有機(jī)碳含量與葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的相關(guān)性

由表4 可知，葡萄可溶性固形物、還原性糖、可溶性糖、花色苷、總酚含量和產(chǎn)量與土壤有機(jī)碳含量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系。有機(jī)碳含量(x)與葡萄產(chǎn)量(y)的回歸方程為y=1 442.827x-2 979.933，決定系數(shù)R2=0.469，說明產(chǎn)量的46.9%可以用有機(jī)碳含量來解釋。P＜0.05，在α=0.05 的檢驗(yàn)水準(zhǔn)下，認(rèn)為所擬合的多重線性回歸方程具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表4 土壤有機(jī)碳含量與‘赤霞珠’產(chǎn)量和品質(zhì)的相關(guān)系數(shù) Table 4 Correlation coefficients of soil organic carbon content and yield and quality of ‘Cabernet Sauvignon’

3 結(jié)論與討論

郝小雨等[18]研究表明，在蘇打鹽堿土壤長期進(jìn)行有機(jī)培肥可以提高土壤肥力，有利于土壤碳素的長期固存，增強(qiáng)土壤的碳匯功能。趙丹丹等[19]研究表明，有機(jī)無機(jī)肥配施土壤有機(jī)碳含量提高42.2%。梁太波等[20]研究表明，與單施化肥相比，增施有機(jī)肥能夠顯著增加土壤有機(jī)碳總量。賀梅等[21]研究表明，有機(jī)糞肥能夠提高土壤有機(jī)碳的含量。本研究結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，施用2 a有機(jī)肥，土壤有機(jī)碳含量隨有機(jī)肥施用量的增大而提高，2018 年較2017 年土壤有機(jī)碳增加0.31%～3.19%。這可能是由于有機(jī)肥一般以腐殖質(zhì)的形式存在于土壤，有機(jī)肥施用量增加會提高腐殖質(zhì)的含量，腐殖質(zhì)通過土壤微生物分解成土壤有機(jī)碳，有機(jī)碳含量則隨之增加。但土壤有機(jī)碳的形成是一個(gè)比較漫長的過程，第2 年土壤有機(jī)碳含量增加量比第1 年更大。

有機(jī)肥營養(yǎng)元素齊全，施用有機(jī)肥可有效改善作物的品質(zhì)[22]。趙營等[23]研究表明，施用有機(jī)肥可改善葡萄的品質(zhì)。張?bào)摅薜萚24]研究表明，施有機(jī)肥處理顯著增加葡萄的可溶性糖含量和降低葡萄的可滴定酸含量。雖然有機(jī)肥能夠改善作物品質(zhì)，但隨有機(jī)肥施肥量的增加，可溶性固形物和多糖呈先增加后降低趨勢[25]。本研究結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，2017、2018 年施用有機(jī)肥處理的葡萄的可溶性固形物、還原性糖、可溶性糖、總酚含量均顯著高于CK的，2 a有機(jī)肥施用量均為12 t/hm2時(shí)的葡萄的可溶性固形物、還原性糖、可溶性糖、花色苷、總酚含量最高。這可能是由于有機(jī)肥腐解后，為土壤微生物活動提供能量和養(yǎng)料，促進(jìn)微生物活動，加速有機(jī)質(zhì)分解[26]，產(chǎn)生的活性物質(zhì)等能改善葡萄的品質(zhì)。當(dāng)有機(jī)肥施用量大于12 t/hm2時(shí)，葡萄的可溶性固形物、還原性糖、可溶性糖、花色苷、總酚含量下降，說明合理施用有機(jī)肥對葡萄的品質(zhì)具有提升的作用。

王孝娣等[27]研究結(jié)果表明，施用羊糞基有機(jī)肥處理的葡萄產(chǎn)量比不施肥處理的顯著增加36.69%。郭潔等[10]研究表明，超過最佳施用量，葡萄產(chǎn)量會隨生物有機(jī)肥增加而下降。本研究結(jié)果與前人研究結(jié)果一致。2017、2018 年施用有機(jī)肥處理比不施肥的分別增產(chǎn)16.01%～73.61%、21.61%～81.53%，葡萄產(chǎn)量最高的最佳施肥量為12 t/hm2。這可能是由于有機(jī)肥料施入土壤后，經(jīng)微生物分解會源源不斷地釋放各種養(yǎng)分供植物吸收利用，還能不斷釋放二氧化碳，改善植物的氮素營養(yǎng)，有利于產(chǎn)量的提高[28]，但隨著有機(jī)肥的投入量越來越多，所提供的的氮磷鉀越來越多，超過植物所需養(yǎng)分，反而會抑制葡萄的生長發(fā)育，產(chǎn)量不增反降。

本研究中，葡萄的可溶性固形物、還原性糖、可溶性糖、花色苷、總酚含量和產(chǎn)量與土壤有機(jī)碳含量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系；葡萄產(chǎn)量和土壤有機(jī)碳含量的線性回歸方程為y=1 442.827x- 2 979.933，R2=0.469?？梢?，增加有機(jī)碳含量可增加葡萄的產(chǎn)量，提高葡萄的品質(zhì)。